JP2009057148A - トロリの空転防止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吊荷の振れによって車輪間に輪圧差が生じた場合でも、輪圧の低くなる車輪の空転を確実に防止することができるトロリの空転防止制御装置を提供すること。
【解決手段】車輪によってガーダ上を走行するトロリの空転防止制御装置２３であって、前記車輪を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、吊荷に基づく前記車輪の輪圧に応じて決定され、決定された指令が、前記トロリモータ２１を制御するトロリモータ制御器２２に出力される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、コンテナヤード等において、コンテナを陸揚げ、船積みする際に用いられるコンテナクレーン、あるいはコンテナヤード内において荷役作業を行うトランスファークレーン等に適用可能なトロリの空転防止制御装置に関するものである。

コンテナクレーンに適用されるトロリの空転防止制御装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
特開２００６−７６６８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたトロリの空転防止制御装置では、吊荷の振れが考慮されているものの、吊荷の振れによって生じる車輪間の輪圧差までは考慮されておらず、車輪間の輪圧差が大きくなった場合、輪圧の低くなる車輪が空転してしまうおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、吊荷の振れによって車輪間に輪圧差が生じた場合でも、輪圧の低くなる車輪の空転を確実に防止することができるトロリの空転防止制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るトロリの空転防止制御装置は、車輪によってガーダ上を走行するトロリの空転防止制御装置であって、前記車輪を駆動するトロリモータの駆動トルクが、吊荷に基づく前記車輪の輪圧に応じて決定され、決定された指令信号が、前記トロリモータを制御するトロリモータ制御器に出力される。

本発明に係るトロリの空転防止制御装置によれば、車輪を駆動するトロリモータの駆動トルクが、吊荷に基づく車輪の輪圧に応じて決定されることとなる。すなわち、吊荷の振れによって輪圧が低くなる車輪を駆動するトロリモータの駆動トルクが、車輪が空転しないように、例えば、当該車輪の輪圧に摩擦係数を乗じた値よりも小さくなるような指令がトロリモータを制御するトロリモータ制御器に出力されることとなる。これにより、車輪の空転を確実に防止することができる。

上記トロリの空転防止制御装置において、前記駆動トルクを決定する際、雨、雪の場合と晴、曇の場合とで、摩擦係数が変更されるように構成されているとさらに好適である。

このようなトロリの空転防止制御装置によれば、雨、雪等、車輪２０が滑りやすい状況にある時には摩擦係数が小さい値（例えば、０．１）に設定され、晴、曇等、車輪が滑り難い状況にある時には大きい値（例えば、０．３）に設定されることとなる。これにより、車輪の空転をより確実に防止することができる。

上記トロリの空転防止制御装置において、前記摩擦係数の変更が、オペレータ室に設けられた切換スイッチにより行えるとさらに好適である。

このようなトロリの空転防止制御装置によれば、トロリを操作（運転）するオペレータが、オペレータ室に設けられた切換スイッチを操作することにより、摩擦係数が容易かつ迅速に変更されることとなる。
これにより、摩擦係数が状況に合わせて適切に変更され、車輪の空転をより確実に防止することができる。

上記トロリの空転防止制御装置において、前記摩擦係数の変更が、オペレータ室に取り付けられたワイパのオン・オフと連動して行えるとさらに好適である。

このようなトロリの空転防止制御装置によれば、トロリを操作（運転）するオペレータが、オペレータ室に設けられたワイパのオン・オフスイッチを操作することにより、摩擦係数が変更されることとなる。
これにより、摩擦係数の変更を自動的に行うことができるとともに、車輪の空転をより確実に防止することができる。

本発明に係るクレーンは、吊荷の振れによって車輪間に輪圧差が生じた場合でも、輪圧の低くなる車輪の空転を確実に防止することができるトロリの空転防止制御装置を具備しているので、ガーダ上でトロリの車輪が空転することを防止することができ、トロリをガーダ上で確実に移動させることができて、吊荷の搬送を確実に行うことができる。

本発明によれば、吊荷の振れによって車輪間に輪圧差が生じた場合でも、輪圧の低くなる車輪の空転を確実に防止することができるという効果を奏する。

以下、本発明に係るトロリの空転防止制御装置の第１実施形態について、図１から図７を参照しながら説明する。
コンテナクレーン１は、岸壁２に接岸した船舶３から、搭載されたコンテナ等の貨物（以下、「コンテナ」という。）４を陸上へ荷降し、もしくは陸上のコンテナ４を船舶３に積載するため、岸壁２に沿って走行するとともに、陸上と船舶３の艙口上の間を往復動するクレーンである。
図１に示すように、コンテナクレーン１は、岸壁２の基礎面に配置されたレール（図示せず）上に立設され、複数の走行車輪（図示せず）と、脚部５と、水平ガーダ６とを主たる要素として構成されている。

複数の走行車輪は、脚部５の下端に設けられている。また、脚部５には、他の脚部５および水平ガーダ６を支持するブレース材７が、適当な位置に複数配置されている。
水平ガーダ６は、岸壁２の基礎面と平行方向に配置されている。この水平ガーダ６上には、走行架台（レール）８が設けられており、この走行架台８上をその幅（長手）方向にトロリ９が自走するようになっている。そして、トロリ９には、吊荷としてのコンテナ４の荷役を行うスプレッダ（吊具）１０が、巻上ロープ１１を介して吊下げられている。

トロリ９は、走行架台８上を転動する少なくとも４つの車輪２０（図４参照）と、車輪２０を駆動する（回転させる）トロリモータ２１（図２参照）と、トロリモータ２１を制御するトロリモータ制御器２２（図２参照）と、トロリモータ制御器２２を制御する空転防止制御装置２３（図２参照）とを備えている。
なお、図４中の符号ｍｇはトロリ９が把持する吊荷の重量（スプレッダ１０およびスプレッダ１０が把持するコンテナ４の合計重量）、Ｇはトロリ９の重心、θはトロリ９が把持する吊荷（スプレッダ１０およびスプレッダ１０が把持するコンテナ４）の振れ角、Ｔは吊荷の重量と振れにより発生する巻上ロープ１１の張力、３０は巻上ロープ１１を掛けまわすための滑車である。

空転防止制御装置２３には、トロリモータ制御器２２から駆動トルクおよびトロリモータ速度が与えられるようになっている。これら駆動トルクおよびトロリモータ速度は、トロリモータ制御器２２が備えるインバータ（図示せず）から得ることができる。また、空転防止制御装置２３には、既知であるトロリ９の重量、トロリ９が把持する吊荷の重量を検出する荷重計２４の出力、および振れセンサ２５の出力が与えられるようになっている。

図３に示すように、振れセンサ２５は、スプレッダ１０に設けられたターゲットとしてのレーザ光源２６と、トロリ９に設けられ、レーザ光源２６を撮影するＣＣＤカメラ２７と、ＣＣＤカメラ２７が撮影した映像を解析して振れ量を算出する処理装置（図示せず）とを備えている。また、ＣＣＤカメラ２７には、レーザ光源２６が発するレーザ光の波長のみを通すフィルタ（図示せず）が設けられており、これにより、レーザ光源２６を追跡することができる。

さて、本実施形態に係る空転防止制御装置２３は、図５に示すフローチャートにしたがって進行方向前側（図４および図６において左側）に位置する車輪（以下、本実施形態において「前輪」という。）２０の輪圧Ｆ1（図６参照）と、進行方向後側（図４および図６において右側）に位置する車輪（以下、本実施形態において「後輪」という。）２０の輪圧Ｆ2（図６参照）との輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）を算出し、前輪２０を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、前輪２０の輪圧Ｆ1に摩擦係数μ（μの値は、雨天時等、車輪２０が滑りやすい状況にある時には０．１に、晴天時等、車輪２０が滑り難い状況にある時には０．３に設定される。）を乗じた値、あるいは後輪２０の輪圧Ｆ2に摩擦係数μを乗じた値（図６の場合は前輪２０）よりも小さくなるようにトロリモータ制御器２２を制御するものである。
輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）＞０の場合はＦ1を最小、輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）＜０の場合はＦ2を最小とする。

なお、輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）は、図４に示すように、各巻上ロープ１１に同じ張力Ｔが加わっている場合には、図６を用いて容易に求めることができる。
すなわち、図６に示すように、吊荷が角度θだけ振れることにより全張力４Ｔの水平成分４ＴH（＝４Ｔ×Sinθ）が発生し、吊点（巻上ドラム３０の中心点）とトロリ９の重心Ｇとの距離Ｈに比例する転倒モーメントＭ（＝４ＴH×Ｈ）が発生する。
この転倒モーメントＭを前輪２０と後輪２０とで受けることとなるため、Ｆ2×（Ｌ／２）−Ｆ1×（Ｌ／２）＝Ｍとなり、輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）は（２／Ｌ）×Ｍと求まる。

また、輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）は、図７に示すように、前輪２０側に位置する巻上ロープ１１に加わる張力と、後輪２０側に位置する巻上ロープ１１に加わる張力とが異なるような場合、すなわち、前輪２０側に位置する巻上ロープ１１に加わる張力Ｔ1が、後輪２０側に位置する巻上ロープ１１に加わる張力Ｔ2よりも小さいような場合でも、図７を用いて容易に求めることができる。
すなわち、図７に示すように、吊荷が角度θだけ振れることにより前輪２０側に位置する巻上ドラム３０には張力２Ｔ1の水平成分２Ｔ1H（＝２Ｔ1×Sinθ）および垂直成分２Ｔ1V（＝２Ｔ1×Cosθ）が発生し、後輪２０側に位置する巻上ドラム３０には張力２Ｔ2の水平成分２Ｔ2H（＝２Ｔ2×Sinθ）および垂直成分２Ｔ2V（＝２Ｔ2×Cosθ）が発生し、吊荷による転倒モーメントＭ1（＝（２Ｔ1H＋２Ｔ2H）×Ｈ＋２Ｔ2V×Ｓ2−２Ｔ1V×Ｓ1）が発生する。
また、吊り荷による輪圧差（Ｆ2’−Ｆ1’）は、２／（Ｌ1＋Ｌ2）×（Ｍ1＋２Ｌ1（Ｔ1V＋Ｔ2V））−２（Ｔ1V＋Ｔ2V））となり、トロリ９の重量による輪圧差（Ｆ2”−Ｆ1”）は、（Ｌ1−Ｌ2）／（Ｌ1＋Ｌ2）×ｍｇとなる。
そして、これらの式から、輪圧差（Ｆ2−Ｆ1）は、２／（Ｌ1＋Ｌ2）×（Ｍ1＋２Ｌ1（Ｔ1V＋Ｔ2V））−２（Ｔ1V＋Ｔ2V））＋（Ｌ1−Ｌ2）／（Ｌ1＋Ｌ2）×ｍｇと求まる。

本実施形態に係る空転防止制御装置２３によれば、吊荷の振れによって前輪２０と後輪２０との間に輪圧差が生じたとしても、輪圧の低くなる車輪２０（すなわち、前輪２０）を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、前輪２０の輪圧Ｆ1に摩擦係数μを乗じた値よりも小さくなるように、トロリモータ制御器２２を制御することとなるので、車輪２０の空転を確実に防止することができる。
また、摩擦係数μの値が、雨天時等、車輪２０が滑りやすい状況にある時には０．１に設定され、晴天時等、車輪２０が滑り難い状況にある時には０．３に設定されることとなるので、車輪２０の空転をより確実に防止することができる。
さらに、本実施形態に係る空転防止制御装置２３を具備したコンテナクレーン１によれば、走行架台８上でトロリ９の車輪２０が空転することがなくなるので、トロリ９を走行架台８上で確実に移動させることができて、吊荷の搬送を確実に行うことができる。

本発明に係る空転防止制御装置の第２実施形態を、図８を用いて説明する。
図８に示すように、本実施形態に係る空転防止制御装置は、進行方向前側に位置する車輪（以下、本実施形態において「前輪」という。）２０の輪圧Ｆ1と、進行方向後側に位置する車輪（以下、本実施形態において「後輪」という。）２０の輪圧Ｆ2とをそれぞれ求め、前輪２０を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、前輪２０の輪圧Ｆ1に摩擦係数μを乗じた値よりも小さくなるようにトロリモータ制御器２２を制御するとともに、後輪２０を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、後輪２０の輪圧Ｆ2に摩擦係数μを乗じた値よりも小さくなるようにトロリモータ制御器２２を制御するように構成されているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係る空転防止制御装置の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る空転防止制御装置の第３実施形態を、図９を用いて説明する。
図９に示すように、本実施形態に係る空転防止制御装置は、巻上ロープ１１に加わる張力をロードセルで検出し、各巻上ロープ１１に加わる張力のアンバランスによって生じる進行方向前側に位置する各車輪（以下、本実施形態において「前輪右」「前輪左」という。）２０の輪圧Ｆ1，Ｆ3と、進行方向後側に位置する各車輪（以下、本実施形態において「後輪右」「後輪左」という。）２０の輪圧Ｆ2，Ｆ4とをそれぞれ算出し、吊荷の振れ、各巻上ロープ１１に加わる張力のアンバランス、およびトロリ９の重心Ｇのずれをすべて考慮して各車輪２０の輪圧を算出した後、輪圧が最も小さくなる車輪２０を駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、当該車輪２０の輪圧に摩擦係数μを乗じた値よりも小さくなるようにトロリモータ制御器２２を制御するように構成されているという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係る空転防止制御装置の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

本発明に係る空転防止制御装置の第４実施形態を、図１０を用いて説明する。
図１０に示すように、本実施形態に係る空転防止制御装置は、車輪２０を個別に駆動するトロリモータ２１の駆動トルクが、各車輪２０の輪圧に摩擦係数μを乗じることによって車輪２０毎に算出され、トロリモータ２１が算出された駆動トルクを発生するように、トロリモータ制御器２２を制御するという点で上述した実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。

本実施形態に係る空転防止制御装置の作用効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明に係る空転防止制御装置は、図１に示すコンテナクレーン１以外のクレーン（例えば、トランスファークレーン）にも適用することができる。

また、摩擦係数μの変更が、オペレータ室（図示せず）に設けられた切換スイッチ（図示せず）により行えるとさらに好適である。
すなわち、トロリを操作（運転）するオペレータが、オペレータ室に設けられた切換スイッチを操作することにより、摩擦係数が容易かつ迅速に変更されるとさらに好適である。
これにより、摩擦係数が状況に合わせて適切に変更され、車輪の空転をより確実に防止することができる。

さらに、摩擦係数μの変更が、オペレータ室に取り付けられたワイパ（図示せず）のオン・オフと連動して行えるとさらに好適である。
すなわち、トロリを操作（運転）するオペレータが、オペレータ室に設けられたワイパのオン・オフスイッチを操作することにより、摩擦係数が変更されるとさらに好適である。
これにより、摩擦係数の変更を自動的に行うことができるとともに、車輪の空転をより確実に防止することができる。

本発明の第１実施形態に係る空転防止制御装置を具備したコンテナクレーンの概略構成図である。 本発明に係る空転防止制御装置を示したブロック図である。 コンテナクレーンに設けられた振れセンサについて示した図である。 本発明の第１実施形態に係る空転防止制御装置が計算を行う際のトロリ吊荷モデルである。 本発明の第１実施形態に係る空転防止制御装置の動作について示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る空転防止制御装置が計算を行う際のトロリ吊荷モデルである。 本発明の第１実施形態に係る空転防止制御装置が計算を行う際の他のトロリ吊荷モデルである。 本発明の第２実施形態に係る空転防止制御装置の動作について示したフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る空転防止制御装置の動作について示したフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係る空転防止制御装置の動作について示したフローチャートである。

符号の説明

１ コンテナクレーン（クレーン）
６ ガーダ
９ トロリ
２０ 車輪
２１ トロリモータ
２２ トロリモータ制御器
２３ 空転防止制御装置

Claims (5)

1. 車輪によってガーダ上を走行するトロリの空転防止制御装置であって、
   前記車輪を駆動するトロリモータの駆動トルクが、吊荷に基づく前記車輪の輪圧に応じて決定され、決定された指令信号が、前記トロリモータを制御するトロリモータ制御器に出力されることを特徴とするトロリの空転防止制御装置。
2. 前記駆動トルクを決定する際、雨、雪の場合と晴、曇の場合とで、摩擦係数が変更されることを特徴とする請求項１に記載のトロリの空転防止制御装置。
3. 前記摩擦係数の変更が、オペレータ室に設けられた切換スイッチにより行われることを特徴とする請求項２に記載のトロリの空転防止制御装置。
4. 前記摩擦係数の変更が、オペレータ室に取り付けられたワイパのオン・オフと連動して行われることを特徴とする請求項２に記載のトロリの空転防止制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のトロリの空転防止制御装置を具備してなることを特徴とするクレーン。

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